Automated Operational Modal Analysis of a steel truss railway bridge employing free decay response

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L'efficienza e la resilienza delle reti di trasporto dipendono in misura significativa dall'integrità dei ponti, strutture sempre più minacciate dall'invecchiamento, dal traffico e da eventi climatici estremi. I limiti intrinseci delle tradizionali ispezioni visive rendono necessaria l'adozione di metodi più oggettivi, come il monitoraggio strutturale (SHM). Il presente studio esplora l'applicazione dell'Analisi Modale Operativa (OMA) per la stima dei parametri modali dei ponti ferroviari, utilizzando un algoritmo basato su SSI-COV (Covariance-based Stochastic Subspace Identification). Il caso studio riguarda un ponte in acciaio a travata Warren monitorato per un periodo di 20 mesi. La ricerca dimostra che l'algoritmo SSI-COV, che solitamente richiede input casuali stazionari, può essere efficacemente applicato alle risposte a vibrazioni libere (free decay) del ponte che seguono il passaggio dei treni. Questo approccio migliora drasticamente il rapporto segnale-rumore, aspetto critico per i ponti ferroviari a causa della bassissima energia delle vibrazioni ambientali, consentendo una stima precisa dei parametri modali con finestre temporali più brevi e sensori dalle prestazioni metrologiche meno elevate. I risultati sono stati validati attraverso il confronto con i metodi Peak-Picking (PP) ed Enhanced Frequency Domain Decomposition (EFDD): l'algoritmo SSI-COV ha permesso di identificare tre frequenze naturali aggiuntive, mostrando una minore dispersione nelle stime durante tutto il periodo di monitoraggio. L'analisi statistica indica inoltre che l'uso di più risposte a vibrazioni libere aumenta l'accuratezza e riduce la variabilità per i modi più complessi da identificare. Questi risultati confermano la combinazione tra SSI-COV e free decay come uno strumento robusto per il monitoraggio a lungo termine, offrendo un'alternativa valida e maggiormente scalabile rispetto alle tecniche OMA basate esclusivamente sulle vibrazioni ambientali.